變速箱體左端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)
變速箱體左端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì),變速,箱體,端面,鉆孔,專(zhuān)用,機(jī)床,設(shè)計(jì)
分類(lèi)號(hào)： 密級(jí)：
UDC： 編號(hào)：
2007年應(yīng)屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
（變速箱體左端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)）
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：機(jī)械制造自動(dòng)化
姓名 ：侍煜煒
指導(dǎo)教師：郭娟 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：學(xué) 士
論文提交日期：2007年6月 論文答辯日期：2007年6月20日
學(xué)位授予單位和日期
答辯委員會(huì)主席 _______________
評(píng)閱人 ______________
2007年6月20日
目錄
第一章 組合機(jī)床及其自動(dòng)線概述---------------------------------2
第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)------------------------------------------4
第1節(jié) 概述-----------------------------------4
第2節(jié) 總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)---------------------5
第3節(jié) 三圖一卡-------------------------------6
一．零件工序圖--------------------------------------7
二．加工示意圖--------------------------------------7
三．機(jī)床聯(lián)系尺寸圖----------------------------------12
四．機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡--------------------------------15
第三章 多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容---------------------16
第四章 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)---------------------------21
第五章 液壓與PLC控制------------------------------22
參考資料------------------------------------------24
第一章組合機(jī)床及其自動(dòng)線概述
專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專(zhuān)用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件和夾具。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類(lèi)。
動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。
支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。
輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。
控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類(lèi)機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
組合機(jī)床一般用于加工箱體類(lèi)或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車(chē)削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件(如飛輪、汽車(chē)后橋半軸等)的外圓和端面加工。
組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)線是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、?高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。因此，組合機(jī)床及其自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大?程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。?
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床———柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器( PLC) 、數(shù)字控制(NC) 等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。
第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
第一節(jié) 概述
鉆孔組合機(jī)床是在工件表面上鉆孔的一種高效率自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備。機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)固定在的滑臺(tái)上,中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。
組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)通常是根據(jù)與用戶簽定的和同和協(xié)議書(shū)，針對(duì)具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既考慮到實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又考慮到機(jī)床操作、維護(hù)、修理和排屑的方便性。
在選擇組合鉆床結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須保證穩(wěn)定的加工精度。固定式夾具組合鉆床能達(dá)到的鉆孔位置精度最高，采用固定導(dǎo)套一般能達(dá)( ± 0.20)mm?？紤]到操作的方便性，需要合理確定裝料高度
為使鉆床在溫度過(guò)高時(shí)工作性能穩(wěn)定，而且由于被加工件不需多次進(jìn)給，故選用機(jī)械通用部件配置鉆床。
根據(jù)被加工零件的特點(diǎn),為實(shí)現(xiàn)加工精度要求,同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)率,經(jīng)過(guò)反復(fù)論證、分析和計(jì)算,我們采用了臥式雙面多軸鉆、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案。
第二節(jié) 總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)
本機(jī)床采用多工位臥式組合機(jī)床,變速箱體裝在工作臺(tái)的夾具上,這樣便于上、下料。
機(jī)床機(jī)械部分主要有:底座、側(cè)底座、多軸箱、刀具、夾具、冷卻系統(tǒng);控制部分為PLC 控制系統(tǒng)及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
機(jī)床的工作循環(huán)為:人工裝上一工件,定位銷(xiāo)插銷(xiāo)定位→夾緊油缸夾緊→I 滑臺(tái)開(kāi)始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(jìn)(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停) 滑臺(tái)開(kāi)始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(jìn)(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停、冷卻停) ,定位銷(xiāo)拔出,夾緊油缸松開(kāi),防護(hù)門(mén)自動(dòng)打開(kāi),油缸推出工件,工件到位后油缸退回.(快退→緩?fù)? ,死檔鐵停留,工作循環(huán)結(jié)束
第三節(jié) 三圖一卡
被加工零件圖如下：
零件的工藝路線大致如下：以頂面為粗基準(zhǔn)粗銑底面----以底面為基準(zhǔn)粗銑、半精銑頂面使的符合要求----在以頂面為基準(zhǔn)加工底面達(dá)到要求----加工底座上的26的塵頭孔----鉆13的通孔----以一面兩銷(xiāo)定位銑兩端面和中間面----鏜80、92、72孔使達(dá)到精度要求----鉆、攻絲左端面上的六個(gè)M10的底孔8.5和一個(gè)12的孔----鉆、攻絲右端面上的孔----鉆、攻絲頂面上的孔----去毛刺----中檢----清洗----終檢。
一. 被加工零件工序圖
1． 被加工零件為變速箱體，材料為HT200，工序?yàn)橄潴w左端面端面鉆孔，左端面為六個(gè)8.5和一個(gè)12的加工孔，采用一面兩孔定位，一面為箱體底面，兩孔為底面上的對(duì)角上的兩孔。采用箱體頂面夾緊。
二. 加工示意圖
零件加工的工藝方案要求通過(guò)加工示意圖表達(dá)出來(lái)。加工示意圖表示零件在機(jī)床上被加工的過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要作用。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車(chē)的依據(jù)。
設(shè)計(jì)計(jì)算：
刀具的選擇 由零件上的加工要求需要此工序鉆六個(gè)8.5孔和一個(gè)12的孔所以選取直徑為8.5和12的錐柄長(zhǎng)麻花鉆。
導(dǎo)向選擇 刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有移動(dòng)又有轉(zhuǎn)動(dòng)的固定式導(dǎo)套。
工藝方法
d
D
D1
刀具導(dǎo)向部分的外徑
用刀具本身導(dǎo)向
用接桿導(dǎo)向
鉆孔
G7(或G8)
用鉆頭本身導(dǎo)向
導(dǎo)向布置簡(jiǎn)圖
導(dǎo)向長(zhǎng)度L1
導(dǎo)向至弓箭端面的距離L2
(2～4)d 這里取L1=26mm
(1～1.5)d 這里取L2=12mm
主軸直徑確定
d=B,M=10***
D=8.5或 12 f=0.1或0.19 HB=220 B=7.3(剛性)或6.2（非剛性）
代入數(shù)據(jù)查表3-19選取主軸直徑為20mm
由直徑為20mm查表3-22有外伸軸尺寸：
D/d
30/20
L
115
接桿莫氏錐號(hào)
1、2
接桿的選擇：2-215T0635-01
零 件 表
序號(hào)
1
2
3
4
名稱(chēng)
接桿
螺母
墊
平鍵
材料
45
45
45
數(shù)量
1
2
1
1
D×P
莫氏圓錐號(hào)
類(lèi)型
D1
D2
B
b
L
l
T20×2
1
A
22
30
12
1
215～500
110
確定工作行程長(zhǎng)度：
工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)工件加工部位長(zhǎng)度L（多軸加工時(shí)應(yīng)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和，見(jiàn)下圖所示。
工序名稱(chēng)
切入長(zhǎng)度（）
加工長(zhǎng)度
切出長(zhǎng)度（）
鉆孔
一般在（5～10）之間選。這里選=6mm
22mm
d/3+(3～8)這里取=12mm
三．機(jī)床尺寸聯(lián)系圖
1. 切削功率 根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計(jì)算出總切削功率，再考慮傳動(dòng)效率或空載效率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇組合機(jī)床主傳動(dòng)用動(dòng)力箱型號(hào)規(guī)格的依據(jù)。 每種型號(hào)的動(dòng)力箱皆可選擇兩種規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，這兩種電動(dòng)機(jī)除了功率不同外轉(zhuǎn)速也不同。因此動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速也有高低之分，應(yīng)根據(jù)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并使多軸箱傳動(dòng)鏈短和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單來(lái)選擇用。
由下列公式計(jì)算：
代入數(shù)據(jù)：
=0.206 =2 =0.8 =1.06
①=8.5 =13.35 f=0.1 ② =12 =10 f=0.19
通過(guò)計(jì)算總功率 =1.02kw 查標(biāo)準(zhǔn)表2-14 并選?。?
型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(kw)
（mm）
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速（r/min）
1TD25
Y100L-4
2.2
325
1420
785
2. 進(jìn)給力 每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)有其最大進(jìn)給力的限制。選用時(shí)，可根據(jù)確切的切削用量計(jì)算出個(gè)主軸的軸向切削合力，以 < 來(lái)確定動(dòng)力滑臺(tái)的型號(hào)和規(guī)格。
由以下公式計(jì)算：
=420 =1 =0.8 =1.06
①=8.5 f=0.1
②=12 f=0.19
代入計(jì)算得 =5013.5N （ 查表2-3 液壓滑臺(tái)主要技術(shù)性能）并選?。?
滑臺(tái)型號(hào)
臺(tái)面寬度（mm）
臺(tái)面長(zhǎng)度（mm）
行程(mm)
油缸直徑(mm)
最大進(jìn)給力(N)
工進(jìn)速度（ mm/min）
快速移動(dòng)速度（m/min）
1HY25
250
500
250,400
50
8000
32～800
12
液壓滑臺(tái)與附屬部件、支承部件配套表
滑臺(tái)型號(hào)
行程
配 套 部 件
二級(jí)進(jìn)給及壓力繼電器裝置
導(dǎo)軌防護(hù)裝置
分級(jí)進(jìn)給裝置
滑臺(tái)側(cè)底座
立柱
立柱側(cè)底座
1HY25
250
1HY25-F51
1HY25-F81
1HY25-91
1CC251
1CC252
1CL25
1CD251
!CD252
3. 進(jìn)給速度 各種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)有其規(guī)定的快速行程速度及最小進(jìn)給量限制。所選用的快速行程速度應(yīng)小于動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)定的快速行程速度。所選切削用量的每分鐘工作進(jìn)給速度應(yīng)大于動(dòng)力滑臺(tái)額定的最小進(jìn)給量。
4. 行程 選用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)必須考慮其允許的最大行程。目前設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)有I、II、III三種行程。設(shè)計(jì)時(shí)，所確定的動(dòng)力部件總行程應(yīng)小于動(dòng)力滑臺(tái)最大行程。
5. 多軸箱輪廓尺寸 為了使加工過(guò)程中動(dòng)力部件有良好的穩(wěn)定性，不同規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)與何種規(guī)格的動(dòng)力箱配套使用，其上能安裝多大輪廓尺寸的多軸箱是有一定限制的。
標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆、鏜類(lèi)多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm,立式為340mm。繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖時(shí)，著重的是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。如上圖所示。多軸箱寬度B和高度H的大小主要和被加工零件孔的分布位置有關(guān)。
可按下式計(jì)算：
B=b+2=145+2×100=345
H=h++=164+123+100=387
式中：b－工件寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離；
－最邊緣主軸中心距箱外壁的距離；
h－工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離；
－最低主軸高度；
據(jù)上述計(jì)算：
按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定多軸箱尺寸為：
B×H=400×400mm
四. 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
1. 理想生產(chǎn)率
指完成生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)K有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)K取2350h，兩班制生產(chǎn)K取4600h。則
===25.53（件/h）
2. 指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際生產(chǎn)的零件數(shù)量。
Q=(件/h)
=30.93
3. 機(jī)床負(fù)荷率
==0.83
第三章 多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容
1.簡(jiǎn)述
組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算是組合機(jī)床設(shè)計(jì)工程中的重要環(huán)節(jié)，是主軸箱零部件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，計(jì)算稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致后期的設(shè)計(jì)制造前功盡棄。
依據(jù)總體設(shè)計(jì)圖， 對(duì)主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由于在本機(jī)床上需同時(shí)加工7個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)7孔的工序集中。因此，本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)在對(duì)被加工零件進(jìn)行了深入、細(xì)致分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用滾針軸承，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實(shí)現(xiàn)，而且所設(shè)計(jì)的主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。 依據(jù)組合鉆床總體設(shè)計(jì)繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖其內(nèi)容為主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件：
1）.主軸箱輪廓尺寸400mm×400mm；
工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸；
工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸；
（ 圖一）
2.設(shè)計(jì)原則
1) 從面對(duì)主軸的方位看去，所有主軸均采用逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
2) 在保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求用最少的傳動(dòng)軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格），以減少各類(lèi)零件的品種。具體措施：采用一根傳動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上，當(dāng)齒輪嚙合中
心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了變位齒輪。
3) 放棄了用主軸帶主軸的方案，這樣避免了增加主軸負(fù)荷，不會(huì)影響加工質(zhì)量。
4) 為使主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)比都在1.0~1.5之間。
5) 為了使主軸上的齒輪不太大，有的在最后一級(jí)采用升速傳動(dòng)。
6) 因鉆削加工切削力大，為了減少主軸的扭曲變形，主軸上的齒輪盡量靠近前支承。
3.按上述設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)
按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖合理分配各級(jí)傳動(dòng)比、初定傳動(dòng)軸位置和確定齒輪齒數(shù)。
1） 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比。
======500r/min
=265r/min
驅(qū)動(dòng)軸 =785r/min
各主軸傳動(dòng)比：==
==
2） 各軸傳動(dòng)比分配。因?yàn)橐笾鬏S齒輪不過(guò)大，所以最后一對(duì)齒輪取升速。參看上圖一。
=1.414
=
齒輪模數(shù)m=3 由公式 計(jì)算得到：
主軸上的各齒輪： (m=2) (m=2)
傳動(dòng)軸上的各齒輪： (m=2) =19(m=2)
=19 (m=2) =34（m=3）
驅(qū)動(dòng)軸的齒輪： =21(m=3)
3） 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速：
=====785× × ×=485r/min
=785×××=485 r/min
=785×× ×=259 r/min
轉(zhuǎn)速相對(duì)損失：%==3%
損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。
4） 用中間軸9兼做手柄軸，其轉(zhuǎn)速如下：
=785××=354r/min
操作省力，位置適當(dāng)，可滿足要求。
5） 采用R12-2型葉片泵其轉(zhuǎn)速為：
=785××=400r/min
轉(zhuǎn)速符合要求。
在擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，傳動(dòng)軸位置已做了初步確定。為了保證齒輪副的正常嚙合和加工主軸箱上傳動(dòng)軸支承孔的孔距精度，需要精確計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)尺寸（計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)）。
4 .驗(yàn)算
驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸坐標(biāo)中心距A 是
否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R ， R 與A 的
差值為δ ，即
δ = R ? A
驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為
δ ≤0.001～ 0.009mm
經(jīng)驗(yàn)算均符合。
5 .主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案
主軸結(jié)構(gòu)型式由零件的加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況，采用長(zhǎng)主軸。由于采用鉆削加工主軸，需承受較大的單向軸向力，所以優(yōu)選向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較低，但載荷較大，因此用圓錐滾子軸承。按上述方案配置的主軸和傳動(dòng)軸，按所選的軸承類(lèi)型繪制軸承孔檢查圖，發(fā)現(xiàn)有些部位采用此配置因孔間距較小，箱體上的軸承座孔太大，導(dǎo)致箱體強(qiáng)度不夠。因此，這些部位都將原方案改為推力球軸承與滾針軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，以減小徑向尺寸，滿足強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)合理排箱。
按以上原則設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)，保證了主軸箱的質(zhì)量，提高了主軸箱的通用化程度，使得設(shè)計(jì)和制造工作量及成本都大大降低。為實(shí)現(xiàn)本機(jī)床“體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的設(shè)計(jì)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。
第四章 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為加工某些幾何形狀相似、工藝過(guò)程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件；選擇合適的夾緊夾緊元件；設(shè)計(jì)好合理的基體件。
1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇
制定設(shè)計(jì)方案時(shí)需選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件。該零件采用一面兩孔定位，定位基準(zhǔn)為零件底面，定位元件為定位銷(xiāo)。
2.夾緊元件與夾緊力的選擇
夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點(diǎn)外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本設(shè)計(jì)采用壓板液壓壓緊，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了加工的要求。
對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下： !6+Km]I6 ?
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? ? ①、夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 z)^uIl>u ?
$j _6t91 ?
? ? ②、夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量 qdYL Ej ?
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? ? ③、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。 W#TD9~\F ?
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? ? ④、結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。 Wb!/mO=\ ?
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3.夾具基體的設(shè)計(jì)
夾具基體是夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)夾具基體時(shí)，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對(duì)其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類(lèi)及其工藝方法來(lái)確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件。
第五章 液壓與PLC控制
該機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式,其中電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn)動(dòng),而動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。機(jī)床的電氣控制要求只有系統(tǒng)正常供油后,其它控制電路才能通電工作；在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng),滑臺(tái)退回原位后停機(jī)；可手動(dòng)控制啟停,也可在滑臺(tái)工作進(jìn)給時(shí)自動(dòng)提供油液。其控制過(guò)程是典型的順序控制,當(dāng)把工件裝入夾具后,按下啟動(dòng)按鈕,機(jī)床便開(kāi)始自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程。
雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣控制屬單機(jī)控制, 輸入輸出均為開(kāi)關(guān)量。根據(jù)實(shí)際控制要求,并考慮系統(tǒng)改造成本,在準(zhǔn)確計(jì)算I/ O 總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上,采用抗干擾強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性較高的三菱公司生產(chǎn)的FX1N260MR 可編程控制器。該控制系統(tǒng)中所有輸入觸發(fā)信號(hào)采用常開(kāi)觸點(diǎn)接法,所需的24 V 直流電源由PLC 內(nèi)部提供;輸出負(fù)載中的所有直流電磁換向閥同樣采用由PLC 內(nèi)部提供的24V直流電源,輸出負(fù)載中的4 個(gè)交流接觸器線圈則需外接220 V 交流電源.由于雙面鉆孔組合機(jī)床中轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕及行開(kāi)關(guān)較多,為了減少輸入點(diǎn)數(shù),降低費(fèi)用,對(duì)輸入信號(hào)作了適當(dāng)處理,如4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)不作為輸入信號(hào),而直接接入輸出線圈回路中。另外,電磁閥為感性負(fù)載并且通斷頻繁,為了保護(hù)PLC 的輸出觸點(diǎn),在每個(gè)電磁閥兩端各并上1 個(gè)續(xù)流二極管,來(lái)吸收反向過(guò)電壓。
由雙面鉆孔組合機(jī)床的控制要求可知,該控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)3 個(gè)控制功能: ① 動(dòng)力滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位控制; ②動(dòng)力滑臺(tái)的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制; ③整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)控制。
系統(tǒng)工作時(shí),PC 與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC 之間處于實(shí)時(shí)的交互通狀態(tài)。如果生產(chǎn)規(guī)模大,可采用1 : n 上位鏈接通信方式,用一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)機(jī)床。上位計(jì)算機(jī)與PLC 之間有一個(gè)RS - 232C/ RS - 485 轉(zhuǎn)換器,用于鏈接計(jì)算機(jī)的RS - 232C 串行口和PLC 的RS - 485 通信適配器,可增大通信距離。操作人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要,在不中斷生產(chǎn)的情況下,可在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使控制系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。還可在上位機(jī)上編程、監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況、顯示故障等,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和調(diào)度,使設(shè)備潛力得到充分發(fā)揮。
本程序經(jīng)模擬調(diào)試,完全符合雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣控制要求,使用效果良好。在使用過(guò)程中,還可根據(jù)不同的控制要求,在不改動(dòng)接線或改動(dòng)很少的情況下,通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同要求,大大節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間,提高了效率。
本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)PLC 融入后,運(yùn)行良好,故障率低。而且組合機(jī)床控制系統(tǒng)具有很好的柔性,能適應(yīng)產(chǎn)品的變化,當(dāng)工藝程序變更時(shí),只需修改程序,就可滿足新的加工要求?？梢?jiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備融入PLC技術(shù) 后,既能使之成為機(jī)電一體化的新產(chǎn)品,適用生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,又能發(fā)揮原組合機(jī)床的效能,而且投資較小,可見(jiàn),靈活應(yīng)用PLC 是實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床電氣自動(dòng)化的有效途徑。
六．參考資料
1、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 大連組合機(jī)研究所編 機(jī)械工業(yè)出版社 1975年6月
2、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、大連鐵道學(xué)院主編 上海出版社出版 1985年9月
3、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社
4、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
5、《組合機(jī)床液壓滑臺(tái)圖冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
6、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 大連工學(xué)院 戴曙主編 機(jī)械工業(yè)出版 1985年12月
7、《金屬切削加工工藝人員手冊(cè)》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
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